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1. 概述
物联网小无线通信技术众多，其中大多是小范围小规模的无线通信技术，而行业难点是如何做到广覆盖、大容量、低功耗。
针对以上难点，宏讯物联研发了Swift雨燕蜂窝无线通信技术，是运营商移动通信网络的小型化。通过将大型的运营商基站小型化为微基站，用户可以在现场部署大量微基站，从而拥有属于用户的私有“运营商网络”。这套网络有大容量、高实时性、广覆盖、低功耗等特点，可以接入用户的海量节点。
2. 信道复用技术介绍
在信道设计上，我们采用时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）混合架构，如下图所示。
系统整个大周期为64秒，小周期为1秒。
小周期可容纳800个时隙，大周期可容纳51199个时隙。每个通信节点可在单个时隙内工作，并可选择不同的通信周期。所以单频道的系统容量为800~51200个节点（不同通信周期可容纳节点数不一样）。
系统可分为28个独立频率的信道，其中有2个信道是公共信道，26个信道是业务信道。所以系统最大容量为26倍的单信道容量。所以整个系统容量为20800~1331200个节点（不同通信周期可容纳节点数不一样）。
3. 基站实施部署
每个基站可覆盖100-300米，即1-3公顷。通过部署多个基站，形成蜂窝网络，从而实现全面覆盖，提供一套通信网络。如下图所示。
在基站信道覆盖范围内，光伏组件可通过此基站将电压电流等信息上传通信。并且系统还带有基于RSSI的定位功能，可以定位组件的大概位置。
单个基站会包含2个公共信道，2个业务信道提供服务。根据终端的不同的通信周期，单个基站的接入容量为1600~102400个节点。
4. 系统通信架构
整体系统结构如下图所示：
终端就近选择基站入网，入网后即可上传信息。信息通过集中器中转，会转发给用户自己的服务器。
5. 低功耗
终端模块只需要在自己的时隙工作，绝大部分时间处于休眠状态，所以可以做到极低功耗。
终端模块的工作周期是1~64秒，周期为1秒时，休眠时间占比是99.875%。周期为64秒时，休眠时间占比是99.998%，所以终端模块能做到极高的续航时间。
6. 系统指标
- 10万个节点的系统容量
- 单个基站1600个节点/秒的并发通信
- 单个基站10万个节点的总通信容量
7. 产品列表
7.1. 简介
产品分为硬件产品和软件产品。
| 序号 |
产品 |
属性 |
| 1 |
通信模组 |
硬件 |
| 2 |
基站 |
硬件 |
| 3 |
集中器 |
软件 |
通信模组型号：SW-N01
基站型号：SW-S01
7.2. 通信模组 SW-N01
7.2.1. 概述
SW-N01模组采用了雨燕蜂窝通信协议，可以提供1Mbps的物理层速率，最大发射功率4dBm。模组支持串口指令和SDK二次开发两种使用方式。
7.2.2. 产品特性
- 支持雨燕蜂窝无线网络
- 支持低功耗
- 支持OTA升级
- 支持透传用户数据
7.2.3. 规格参数
7.2.3.1. 极限参数
超过以下参数范围时极有可能损坏模块。
| 参数 |
范围 |
单位 |
| 电源电压 |
-0.3~+3.9 |
V |
| I/O电压 |
-0.3~3.9V |
V |
| 射频接收最大功率 |
+10 |
dBm |
| 工作温度范围 |
-40~+85 |
℃ |
| 存储温度范围 |
-40+125 |
℃ |
7.2.3.2. 静态参数
正常工作状态下模块电器参数（@25℃)
| 参数 |
标号 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
备注 |
| 电源值 |
Vcc |
1.8 |
3.3 |
3.6 |
V |
|
| 接收电流 |
IRX |
- |
13 |
- |
mA |
|
| 发送电流 |
ITX |
- |
18 |
- |
mA |
发射功率+4dBm |
| 休眠电流 |
ISleep |
- |
2 |
- |
uA |
|
| 输入逻辑1电平 |
VIH |
0.7*Vcc |
- |
Vcc+0.3 |
V |
|
| 输入逻辑0电平 |
VIL |
-0.3 |
- |
0.3*Vcc |
V |
|
| 输出逻辑1电平 |
VOH |
Vcc-0.4 |
- |
V |
||
| 输出逻辑0电平 |
VOL |
- |
0.4 |
V |
7.2.3.3. 射频参数
| 参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
| 发送频率 |
2360 |
- |
2500 |
MHz |
| 最大发送功率 |
- |
- |
4 |
dBm |
| 传输速率 |
- |
1 |
- |
Mbps |
| 接收灵敏度 |
- |
-96dBm@1Mbps |
- |
dBm |
7.2.3.4. 其他参数
| 主要参数 |
描述 |
备注 |
| 通信距离 |
100米 |
晴朗空旷，天线增益5dBi，高度2.5米，速率1Mbps |
| 外形尺寸 |
17.5*28.7mm |
7.3. 基站 SW-S01
7.3.1. 概述
SW-S01是采用了雨燕蜂窝通信协议的微型基站，可以提供提供区域信号覆盖。
7.3.2. 产品特性
- 支持雨燕蜂窝无线网络，提供基站信号覆盖
- 支持POE供电
- 支持OTA升级
- 单基站最远覆盖半径300米
- 支持透传用户数据
7.3.3. 设备参数
7.3.3.1. 电气参数
| 参数 |
典型值 |
| 供电 |
POE供电48V |
| 功耗 |
1W |
7.3.3.2. 以太网通信参数
| 参数 |
典型值 |
| 网络接口 |
RJ45 |
| 通信速率 |
100Mbps |
7.3.3.3. 射频通信参数
| 参数 |
典型值 |
| 工作频率 |
2.4GHz |
| 通信速率 |
1Mbps |
| 发送功率 |
+22dBm |
| 通信距离 |
视距300米 |
7.3.3.4. 环境参数
| 参数 |
典型值 |
| 工作温度 |
-20℃ ~ +60℃ |
| 工作湿度 |
10% ~ 90% 相对湿度，无冷凝 |
8. 技术对比
8.1. 光伏组件场景技术对比
目前雨燕蜂窝技术已应用于光伏组件场景，这是此场景下各种通信技术对比。
| 技术方案 |
特点描述 |
||
| 有线 |
RS-485 |
需要额外增加通信电缆，电站布线困难，需要挖槽、埋管等，不适合组件级的数据通信，一般用于汇流箱、逆变器的通信。 |
|
| PLC电力线载波 |
不需要额外增加线缆，使用组件本身的电力线传输数据。 微逆产品使用交流电PLC进行通信，组件优化器产品使用直流电PLC进行通信。 通信系统和电力系统没有解耦，数据通信容易受到电力传输干扰。 PLC网络带宽有限，系统灵活性不足，不利于容量扩展。 PLC的调制解调芯片价格较为昂贵，增加了系统实现成本。 |
||
| 无线 |
WIFI |
芯片价格较低，信号覆盖范围有限，不适合组网，无法实现大规模节点接入。 |
|
| LoRa |
典型物联网协议，不能组网。为实现大规模节点接入，需增强无线信号收发能力，使用高品质通信模块及天线，或者加大网关部署容量，这都会增加系统实现成本。 |
||
| NB-IoT |
典型物联网协议，芯片成本高，且属于运营商网络，需要耗费流量资费。 |
||
| Zigbee |
实际的组网能力有限，现有应用中，网络容纳的节点数量一般不超过100个。为了优化性能，需要专业人士参与规划、人工配置网络结构。 |
||
| Skylark |
针对大规模组网推出的无线自组网，容量大，扩展灵活、更少配置、部署简单。 |
||
| Swift |
针对大规模组网推出的蜂窝无线传感器网络，容量大，实时性高，部署简单。 |
||
8.2. Swift与Skylark对比
Swift是基于TDMA和FDMA的蜂窝无线技术，Skylark是无线自组网技术。两个技术各有优势，具体对比如下：
| 技术 |
优势 |
劣势 |
| Swift |
|
|
| Skylark |
|
|
9. 数据传输
9.1. 传输链路
传输链路如下图所示：
数据采集板采集到数据后，通过串口将数据发送给终端模块，终端模块通过蜂窝无线网络将数据发送给基站，基站汇总数据发送给核心网，核心网再发送给用户服务器。
对用户通信来说，传输链路可简化为：
数据采集板采集到数据后，通过蜂窝通信网络，实现了数据透传，数据发送给了用户服务器。
9.2. 数据内容
蜂窝通信并不限制用户所传数据的格式和内容，实现的是数据透传。